【正文】 自組織、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)低功耗，由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在國(guó)際上被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡(luò)，美國(guó)的《技術(shù)評(píng) 論》雜志評(píng)出對(duì)人類未來(lái)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)被列為第一。傳感器網(wǎng)絡(luò)特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達(dá)的區(qū)域，傳感器節(jié)點(diǎn)可能工作在露天環(huán)境中，遭受太陽(yáng)的暴曬或風(fēng)吹雨打，甚至遭到破壞，這些都要求傳感器節(jié)點(diǎn)非常堅(jiān)固，不易損壞，適應(yīng)各種惡劣條件。 我們可以從以下幾方面來(lái)理解嵌入式系統(tǒng) 。其核心部件就是嵌入式處理器，包括基于 ASIC（專用集成電路）的嵌入式微處理器， DSP 系統(tǒng)，SOC 系統(tǒng)以及基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件 FPGA。一般的嵌入式產(chǎn)品都有友好的用戶界面，在嵌入式系統(tǒng)中比較有名的編寫圖形界面軟件主要有 Qtopia（ Qt的嵌入式版本）和北京飛漫公司開(kāi)發(fā)的 MiniGUI， Qtopia 支持幾乎所有的操作系統(tǒng)，可以裁減，它的類庫(kù)支持跨平臺(tái)，它是一個(gè)非常強(qiáng)大的編寫圖形界面的軟件，而 “Mini”是 MiniGUI 的特色，輕量、高性能和高效率的 MiniGui 已經(jīng)應(yīng)用在電視機(jī)頂盒，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，掌上電腦等場(chǎng)合。 ? 軍事領(lǐng)域。本文主要是論述 USB 在一 些領(lǐng)域的應(yīng)用。提供具體應(yīng)用功能的設(shè)備是應(yīng)用設(shè)備。 圖 24 USB通信流 主機(jī)控制器負(fù)責(zé)主機(jī)和 USB設(shè)備間數(shù)據(jù)流的傳輸。 ? 中斷傳輸類型支持像游戲手柄、鼠標(biāo)鍵盤等輸入設(shè)備，這些設(shè)備與主機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸量小，無(wú)周期 性，但要求相應(yīng)速度快。但是這種保障并不是萬(wàn)能的，因此研究人員就有了軟件和硬件相結(jié)合的方法來(lái)更好地保證網(wǎng)絡(luò)的安全的想法，基于 USB KEY[1]的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)就是這一想法 的具體實(shí)現(xiàn)。 USB 事務(wù)中繼技術(shù) USB協(xié)議的實(shí)現(xiàn)是典型的主從結(jié)構(gòu)模型，一條總線上只有一個(gè)主設(shè)備或者主機(jī)，所有其他的設(shè)備都是從設(shè)備，只有主設(shè)備才能發(fā)起傳輸事務(wù)，其他的從設(shè)備只能對(duì)事務(wù)應(yīng)答。 家庭醫(yī)療 隨著儀器技術(shù)及通訊技術(shù)的發(fā)展，家庭醫(yī)療 [9]已經(jīng)進(jìn)入我們的生活。它使用 USB核心提供的函數(shù) 與設(shè)備通信，所以它是與平臺(tái)無(wú)關(guān)的。 Qt/Embedded 通過(guò) Qt API 與 Linux I/O 設(shè)施直接交互，成為嵌入式 Linux 端口。插槽可以有參數(shù)，但插槽的參數(shù)不能有默認(rèn)值。dlg)。 微音監(jiān)聽(tīng)器主要是用來(lái)采集外界的聲音信息，其信號(hào)線接在開(kāi)發(fā)板的一個(gè) A/D通道上，從而將采集到的數(shù)據(jù)傳至主控模塊處理，其電路組成主要是微 音監(jiān)聽(tīng)器本身的供電模塊以及同主控模塊的連接部分。主要由以下部分組成：外部?jī)?nèi)存控制器 、 LCD 控制器、四通道的 DMA 控制器、三通道的 通用異步接收發(fā)送器、二通道的 SPI 控制器 、 IIS 總線接口、 IIS 音頻編解碼接口、 AC?97 編解碼接口、 SD主機(jī)接口、兩通道的 USB 主機(jī)控制器和一通道的 USB 設(shè)備控制器接口、四通道的PWM 定時(shí)器、八通道十位的 ADC 和觸摸屏接口、帶有日歷功能的 RTC、攝像頭接口、 130 個(gè)通用的 I/O 端口， 24 個(gè)外部中斷源、電源控制模塊、片上帶鎖相環(huán)的時(shí)鐘發(fā)生器等模塊。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 6 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 編譯開(kāi)發(fā)板鏡像 一個(gè)嵌入式系統(tǒng)要運(yùn)行起來(lái)，必須包括三個(gè)部分，首先就是系統(tǒng)的 bootloader及引導(dǎo)程序，然后就是嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核，最后就是 根文件系統(tǒng)，三者缺一不可。 根文件系統(tǒng)制作 根文件系統(tǒng)和普通的文件系統(tǒng)并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別，但它作為內(nèi)核掛載的最頂層的文件系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn)。 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中，調(diào)試時(shí)采用的是在宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間進(jìn)行的交叉調(diào)試，杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 調(diào)試器仍然運(yùn)行在宿主機(jī)上，但被調(diào)試的代碼卻是在嵌入式平臺(tái)上運(yùn)行，兩者通常通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)通信。 多通道 A/D 采樣及波形顯示 這部分程序設(shè)計(jì)的程序流圖如下，我們只選擇數(shù)據(jù)采樣和顯示波形界面的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析 。 USB 設(shè)備 驅(qū)動(dòng) 分析 用戶進(jìn)程 文件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)） 高層軟件 底層軟件 硬件設(shè)備 I/O 請(qǐng)求 I/O 應(yīng)答 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 由于 USB 攝像頭驅(qū)動(dòng)非常復(fù)雜，在這里 就不分析了，感興趣的讀者可以參閱linux 內(nèi)核源代碼。 這些都是本人現(xiàn)階段覺(jué)得系統(tǒng)中存在的一些問(wèn)題及相關(guān)的解決辦法，由于能力有限，系統(tǒng)中還存在著一些 bug，需要在以后的測(cè)試過(guò)程中才能發(fā)現(xiàn)，這里就不深入探討。 //將傳給線程的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 ADC 結(jié)構(gòu) static int data = 0。 //執(zhí)行 ioctl 系統(tǒng)調(diào)用設(shè)置采樣通道 while(1) //主循環(huán)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣 { memset(buffer,0,20)。 //賦值給 ADC 結(jié)構(gòu)的 data 變量 if(adcquit == TRUE) //設(shè)置 通道采集 結(jié)束標(biāo)記 break。midBuffer, ().x(), ().y(), amp。 //取得最后兩個(gè)數(shù)據(jù)的坐標(biāo) Ynew = ().y() *(Yit) 1。 ()。 //補(bǔ)劃坐標(biāo)系由于動(dòng)態(tài)顯示擦除的線條 ( Qt::blue )。midBuffer,().x()+1, ().y()+1, ()2, () )。pDrawCurve) { //建立三個(gè)界面的緩沖 bitBlt(amp。 sscanf(buffer,%d,amp。 //存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的臨時(shí)緩存 int fd = adcfd。 De Cecco, M。 解決辦法： 第一，通過(guò)通用的 I/O 口，模擬 A/D 接口的邏輯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣； 第二，采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將單通道采樣實(shí)現(xiàn)為多通道采樣； （ 3）波形顯示效率 因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)是通過(guò)每讀一個(gè)數(shù)據(jù)就在界面上顯示，這樣大大的降低了顯示的效率，雖然采樣的速度很快，但是實(shí)際上數(shù)據(jù)的更新必須要等到顯示完成之后，因此采樣的數(shù)據(jù)被覆蓋，這導(dǎo)致了有時(shí)不能采樣到有效的數(shù)據(jù)，靈敏度不是很好。 驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā) Linux 系統(tǒng)中包含字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備三類基本的設(shè)備 驅(qū)動(dòng)。make install ? 配置 gdbserver:./configure –target = armtq2440linuxgnu ? 編譯 gdbserver： make CC=armlinuxgcc 之后將 gdbserver 下載到開(kāi)發(fā)板上。make menuconfig。 UBOOT 支持的命令很多，比如設(shè)置環(huán)境變量： ? Setenv serverip 設(shè)置服務(wù)器 IP 地址為 ； ? Setenv bootargs ?console=ttySAC0 root=/dev/mtdblock2 rootfstype=yaffs2 init=/linuxrc?設(shè)置內(nèi)核默認(rèn)的控制臺(tái)為第一個(gè)串口，根文件系統(tǒng)所在的設(shè)備是塊設(shè)備第二個(gè)分區(qū)，文件系統(tǒng)類型為 yaffs2，初始化執(zhí)行程序?yàn)?/linuxrc。 無(wú)線通信技術(shù)簡(jiǎn)介 無(wú)線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信，微波是一種無(wú)線電波，它傳輸?shù)木嚯x一般只有幾十千米 ，但微波的頻帶很寬，通信容量大，微波通信需要每隔幾十千米要建一個(gè)微波中繼站。我們使用的攝像頭就是普通的 CCD 型，分辨率為 320X240，輸出的數(shù)據(jù)格式為 YUV4:2:2，利用 linux 內(nèi)核自帶的 USB 類進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過(guò) Video4linux 編程接 口訪問(wèn) USB 攝像頭。 微音監(jiān)聽(tīng)器 微音監(jiān)聽(tīng)器專為 CCTV 音頻監(jiān)聽(tīng)設(shè)計(jì)，是采用目前世界最先進(jìn)之運(yùn)放王，加上高保真微音拾音器，結(jié)合成為一個(gè)能與任何音頻輸入之功放連接，能直接監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)微型聲音。 Qobject::connect(amp。只有定義了這個(gè)信號(hào)的類及其派生類才能夠發(fā)射這個(gè)信號(hào)。 一般 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)包括以下步驟： ? 實(shí)現(xiàn) usb_driver結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的 file_operations結(jié)構(gòu)； ? 在模塊的加載函數(shù)中調(diào)用 usb_register函數(shù)向內(nèi)核注冊(cè)設(shè)備，在模塊的卸載函數(shù)中調(diào)用 usb_deregister函數(shù)注銷設(shè)備； ? 調(diào)用 usb_alloc_urb函數(shù)分配一個(gè) urb，調(diào)用相關(guān)的填充函數(shù)（如中斷 urb用 usb_fill_int_urb）構(gòu)造一個(gè) urb，記得實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的完成函數(shù)，因?yàn)橹鳈C(jī)控制器返回 urb時(shí)會(huì)調(diào)用完成函數(shù)，用 usb_submit_urb向內(nèi)核提交 urb； ? 在完成函數(shù)中完成后續(xù)操作，可以重新提交 urb，也可以釋放 urb。這個(gè)平臺(tái)可以連接至少 127 個(gè)從設(shè)備或 USB 端口的醫(yī)療請(qǐng)求，因此，用戶可以很容易的通過(guò) PDA 或者 GPRS 遠(yuǎn)程通信設(shè)備控制盒連接遠(yuǎn)程檢查設(shè)備和控制設(shè)備，這樣系統(tǒng)就變得成本低而且更加人性化。 無(wú)線 USB USB 技術(shù)使得許多的外圍設(shè)備很容易接入計(jì)算機(jī)，但是當(dāng)這些設(shè)備都接入時(shí)，這些有線 的設(shè)備聚集在一起就變得很繁雜，為了解決這個(gè)問(wèn)題，一些廠商就開(kāi)始發(fā)布無(wú)線 USB 的產(chǎn)品，現(xiàn)在無(wú)線 USB 的設(shè)備也很常見(jiàn)，如鼠標(biāo)、鍵盤燈，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在的 USB 設(shè)備中有 %是無(wú)線 USB 設(shè)備，相信這個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)逐年增加。認(rèn)證客戶端主要包括一個(gè) USB KEY 作為用戶資源訪問(wèn)認(rèn)證的物理設(shè)備，還包括讀取和操作 USB KEY 的驅(qū)動(dòng) 程序，用戶在向認(rèn)證服務(wù)器注冊(cè)時(shí)，管理員在用戶的 USB KEY 中寫于標(biāo)識(shí) KEY 的唯一 ID 號(hào)、用戶客戶端認(rèn)證信息以及認(rèn)證服務(wù)器的公鑰，同時(shí)認(rèn)證服務(wù)器在本地的數(shù)據(jù)庫(kù)中為用戶生成注冊(cè)信息，這樣用戶就成為了網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)器的合法用戶，用戶要訪問(wèn)資源服務(wù)器必須要有網(wǎng)絡(luò)密鑰和 USB KEY，這樣有了雙重保障才讓網(wǎng)絡(luò)更安全?；?USB 總線的虛擬儀器系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)模塊用于數(shù)據(jù)處理， USB 接口模塊用于計(jì)算機(jī)模塊和單片機(jī)模塊的通信，單片機(jī)模塊是為了控制被測(cè)設(shè)備，這是虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用的平臺(tái)。 USB支持四種基本的數(shù)據(jù)傳輸模式：控制傳輸，等時(shí)傳輸，中斷傳輸和批量傳輸。 主 機(jī)邏 輯 設(shè) 備 邏 輯 設(shè) 備 邏 輯 設(shè) 備 邏 輯 設(shè) 備 圖 23 USB 的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) USB 的數(shù)據(jù)流 傳輸 USB是為主機(jī)軟件和它的 USB應(yīng)用設(shè)備問(wèn)的通信服務(wù)的，對(duì) 客戶與應(yīng)用間不同的交互， USB設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)流有不同的要求。 USB是基于令牌的總線，類似于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)， USB 主機(jī)廣播令牌，總線上設(shè)備檢測(cè)令牌中的地址是否與自己的相符，通過(guò)接收或發(fā)生數(shù)據(jù)來(lái)響應(yīng)主機(jī)。 USB 發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代，從 1996 年推出 USB (LowSpeed)，支持最大的傳輸速率為 ，然后是 USB 支持 12Mbps(FullSpeed)，接著是(HighSpeed) 支持 480Mbps ， 最 后 就 是 現(xiàn) 在 的 支持5Gbps(SuperSpeed)（目前還沒(méi)有普及），但是這些數(shù)據(jù)都是理論上的，現(xiàn)實(shí)中根本就達(dá)不到這個(gè)速度。 ? 智能家居領(lǐng)域。嵌入式操作系統(tǒng)主要用于系統(tǒng)硬件和軟件資源的分配、任務(wù)調(diào)度、控制以及保證它們協(xié)調(diào)工作，它位于硬件和應(yīng)用軟件之間 。綜上，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的具有嵌入式特點(diǎn)的控制系統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。在應(yīng)用中傳感器節(jié)點(diǎn)被放置在沒(méi)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先精確設(shè)定，所以這就要求傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織的能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行配置和 管理，通過(guò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動(dòng)形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 Cross Development。它主要由 前臺(tái)系統(tǒng)和后臺(tái)系統(tǒng)組成。 關(guān)鍵詞 ： 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) ； USB 協(xié)議 ； Qtopia； 交叉開(kāi)發(fā) ； Linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng) ； Linux應(yīng)用程序 ABSTRACT With the development of the work and wireless munication technology, people had started to constantly apply them to practical production and life, the Wireless Sensor Network is one of the good application examples. It mainly consists of the front desk system and background system. The front desk system is just like a embedded system, which contains a lot of sensors, control and wireless munication module, they are distributed in certain areas to acquire signal ,store data and forward information ,also they can municate with each other. The main task of the background system is the analysis and